Структура та функції білків. Біосинтез білка

Біополімери – це органічні речовини, що складаються з повторюваних структурних одиниць – мономерів. До біополімерів належать мономери білків, що становлять 10 – 20% від сирої маси та 50 – 80% від сухої маси клітини.
Білки – це органічні сполуки, полімери, мономерами в яких є амінокислоти.
Амінокислоти – це невеликі за розміром органічні сполуки , у молекулі яких одночасно містяться аміногрупа та карбоксильна група.

Білки – це високомолекулярні природні полімери, молекули яких побудовані із залишків амінокислот, з'єднаних пептидними групами
Число амінокислотних залишків може бути від декількох десятків до декількох тисяч
Молекулярна маса білків від 6500 (інсулін) до 32 млн. (білок вірусу грипу)
Молекулярна маса гемоглобіну крові
(С738 Н1166N203O208S2Fe)4

РІЗНОМАНІТНІСТЬ білків
за складом
за формою молекули

До складу білкових речовин входять: Карбон, Гідроген, Оксиген, Нітроген, Сульфур, Фосфор. Гемоглобін – C3032H4816O872N780S8Fe4.
Молекулярна маса білків коливається від декількох тисяч до декількох мільйонів.
Mr білка яйця = 36 000,
Mr білка мязів = 1 500 000
Якісний склад білків

У процесі біосинтезу білка до його складу включаються 20 амінокислот.
Амінокислоти можуть з’єднуватися одна з одною через спільні для них групи. Між амінокислотами, що з’єдналися, виникає пептидний зв’язок.

Рівні організації білкової молекули
Первинна структура — пептидна або амінокислотна послідовність, тобто послідовність амінокислотних залишків у пептидному ланцюжку. Саме первинна структура кодується відповідним геном і найбільшою мірою визначає властивості сформованого білка.

Вторинна структура — локальне впорядковування фрагменту поліпептидного ланцюжка, стабілізоване водневими зв'язками і гідрофобними взаємодіями.

Третинна структура — повна просторова будова цілої білкової молекули, просторове взаємовідношення вторинних структур одна до одної. Третинна структура загалом стабілізується нелокальними взаємодіями, найчастіше формуванням гідрофобного ядра, а також завдяки утворенню водневих зв'язків, солевих містків, інших типів іонних взаємодій, дисульфідних зв'язків між залишками цистеїну.

Четвертинна структура — структура, що виникає в результаті взаємодії кількох білкових молекул, які в даному контексті називають субодиницями. Повна структура кількох поєднаних субодиниць, що разом виконують спільну функцію, називається білковим комплексом.

Хімічні властивості білків
Денатурація (згортання, втрата природних властивостей, зберігається первинна структура білка) Чинники денатурації: концентровані кислоти та луги; отрути рослинного та тваринного походження; високі температури; ультрафіолетове та радіоактивне опромінення.
Гідроліз (повна втрата усіх структур білка та утворення вільних амінокислот)
Білок+ Н2О амінокислоти
Кольорові реакції
ксантопротеїнова реакція (взаємодія розчину білка з нітратною кислотою, утворений білий осад нагрівають до появи жовтого забарвлення);
біуретова реакція (взаємодія розчину білка з купрум (ІІ) гідроксидом до утворення фіолетового розчину).
* Ренатурація – процес відновлення структури білка

Функції білків в організмі
Будівельна – вони є основою біологічних мембран. З білків складаються мікротрубочки та мікронитки, які виконують роль скелета. Скріплюють клітинні структури. У хрящах і сухожиллях – колаген, у зв’язках – еластин, у кістках – осин, волосся, нігті, пір’я – кератин
Захисна – запобігання ушкодженням клітин, органів і організму в цілому, захист від паразитів і сторонніх білків.
Регуляторна – регулювання активності обміну речовин. Це гормони білкової породи чи ферменти

Сигнальна – здатність “розпізнавати” специфічні хімічні сполуки і певним чином на них реагувати.
Скорочувальна – забезпечує здатність клітини, тканини чи організму змінювати форму, рухатись
Запасаюча – деякі білки відкладаються про запас

Транспортна – транспорт неорганічних іонів і специфічних органічних речовин
Енергетична – при їхньому розщепленні вивільняється енергія
Каталітична – виконується певним класом білків – ферментами, що прискорюють біохімічні реакції
Поживна – на деяких етапах розвитку зародок споживає їх

Біоси́нтез (або просто синтез) білкі́в — процес, за допомогою якого клітини будують білки. Термін іноді використовується для посилання виключно на процес трансляції, але частіше означає багатокроковий процес, що включає біосинте амінокислот, транскрипцію, процесинг (включаючи сплайсинг), трансляцію та посттрансляційну модифікацію білків. Біосинтез білків, хоча й дуже подібний, дещо відрізняється між представниками трьох доменів життя — еукаріотами, археями та бактеріями.

Біосинтез білка проходить у 4 етапи.

Етапи біосинтезу білка